濃厚電解質水溶液の過冷却状態における分子ダイナミックス

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04215101
• Research Institution: Fukushima University
• Principal Investigator: 長谷部 亨 福島大学, 教育学部, 助教授 (10091852)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 和子 理化学研究所, 生体物理化学研究室, 研究員 (30087481)
• Keywords: ^7Li-NMR / 分子運動 / 緩和時間 / 濃厚電解質水溶液 / 拡散係数

Research Abstract

昨年度までに明らかにしたLicl,LiBrそしてLiSCNの濃厚水溶液(LiclとLiSCNについては8〜14mol/Kg,LiBrについては8〜10mol/Kg)にみられる性質ーこれらの水溶液を100Kまでゆっくり冷却しても,100Kから加熱しても,もうすでに過飽和溶液になっているはずなのに,結晶析出や含氷晶形成を示さないーに注目し,これらの水溶液について室温と80Kの温度領域におけるNMR測定から分子運動の研究を行った。この測定に先立ち試料温度の制御装置の製作を行った。この装置は,設定温度の±0,05K以内に温度制御を行うことができた。
特に分年度は ^7Li-NMRの緩和機構を明らかにすること,低温度までの拡散係数の測定の力を入れた。このためにLi^+イオンに水分子が4個配位した13.8mol/Kg,Licl/H_2Oと12.3mol/Kg,Licl/D_2O試料についてのNMR測定をし, ^7Li核のNMR緩和機構が,核の四重極子相互作用によるものであることを明らかにした。この緩和の式は 【numerical formula】 で与えられ,式と測定値よりLi^+水和体の運動の相関時間を求めた。さらに,NMR装置のパルスプログラマーによって制御できるパルス磁場勾配発生装置を製作し,13.8mol/Kg,Licl/H_2Oと12.3mol/D_2OのLi^+イオンとH_2O分子の拡散係数の温度依存性を測定し,室温付近で個々に運動してしたLi^+イオンとH_2O分子が,220K以下の温度では結合して同一の運動することを確認した。

Research Products

• [Publications] Tooru Hasebe,Reita Tamamushi and Kazuko Tanaka: "NMR and Thermal Studies of Concentrated Aqueous Solutions of Lithium Chloride" Journal of The Chemical Society,Faraday Transactions. 88. 205-208 (1992)
• [Publications] Tooru Hasebe,Rie Sato,Kazuko Tanaka and Reita Tamamushi: "Stability of the Liquid State of Concentrated Aqueous Solutions of Lithium Salts at Low Temperatures" Zeitschrift fur Naturforschung. 47a. 543-544 (1992)
• [Publications] 長谷部 亨、田中 和子、谷中 弘幸、石川 則彦、武田 透: "NMR法による拡散係数測定のためのパルス磁場勾配発生装置及び試料温度制御装置の製作" 福島大学理料報告. 50. 9-16 (1992)
• [Publications] Tooru Hasebe,Reita Tamamushi and Kazuko Tanaka: "Nuclear Spin Relaxation Time Studies of ^7Li in Heavy and Light Water Solutions of Licl" Journal of The Chemical Society,Faraday Transactions.